[发明专利]添加稀土La的高温钎焊CBN砂轮用金属结合剂层材料

说明书

技术领域

本发明属于金属材料工程技术领域，涉及到高温钎焊超硬工具技术领域，特别涉及到一种高性能的结合剂。

背景技术

高温钎焊CBN砂轮利用钎焊时基体-结合剂-磨粒间的化学冶金结合作用从根本上改善了对磨料的结合把持强度，加工过程中磨料基本不脱落，满足了高效精密加工作业的需要，有利于加工表面粗糙度的改善；同时，高温钎焊CBN砂轮具有较好的形状保持能力，可以避免树脂结合剂或陶瓷结合剂等多层工具需经常修整、加工出的工件精度的一致性较差、工件的互换性不好等弊端。钛合金化学活性大，热导率低，属于典型的难加工材料，在磨削过程中很容易发生黏附。用CBN砂轮取代传统砂轮加工钛合金取得了一定的效果。在加工钛合金时，对高温钎焊CBN砂轮的性能提出了更高的要求，不仅要满足工件表面完整性和尺寸精度要求，还要求磨屑易于从砂轮表面脱落，不发生黏附，确保砂轮长时间可靠运行。因此对高温钎焊CBN砂轮的结合剂提出了更高的要求，不仅要具有良好的对磨料和基体的润湿性能，保证磨粒牢固的焊接在基体上，同时要求其不易与钛合金磨屑发生黏附。常用的金属结合剂银铜钛由于含有钛而和磨屑具有很大的亲和力，但是钛又是结合剂和磨粒发生化学反应、实现化学冶金结合的重要元素，含量降低会影响对磨粒的把持强度，进而降低砂轮寿命。

稀土具有很高的化学活性，是一种典型的、十分活泼的金属，具有孕育和变质、强化、提高耐热性能和改善工艺性能等作用，在冶金及材料领域获得了广泛的应用。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种添加稀土La的高温钎焊CBN砂轮用金属结合剂层材料，它通过在高温钎焊CBN砂轮金属结合剂中加入稀土元素镧(La)来提高结合剂的综合性能，同时在保证磨粒把持强度的基础上减少钛元素的含量，提高高温钎焊CBN砂轮的性能。

本发明设计的添加稀土La的高温钎焊CBN砂轮用金属结合剂层材料其特征在于：其化学成分按重量分数配比为：20％～30％的铜(Cu)，2％～7％的钛(Ti)，0.05％～1.0％的镧(La)，其余为银(Ag)。

本发明镧(La)的较佳范围为0.1～0.5％。

本发明结合剂层材料组元较少，润湿性能良好，由于稀土元素的加入，细化了金属间化合物，使结合剂的组织更加均匀，提高了结合剂的强度，综合性能优良，可满足超硬工具高温钎焊领域的要求。

附图说明

图1是已有技术中银铜钛结合剂层材料的合金显微组织，图中的金属间化合物长度可达200μm。

图2是Ag-Cu-Ti-0.25La(实施例四)结合剂层材料的显微组织。

具体实施方式

1)使用的市售白银、电解铜、金属钛、铜镧稀土中间合金，按需要配比，采用常规的高频冶炼炉冶炼、浇注，然后雾化，得到所需的结合剂粉末；2)根据实际需要，可将铜镧稀土中间合金加入银-铜-钛合金中冶炼、浇注，然后雾化得到所需的结合剂粉末；3)冶炼前采用混粉机将原材料粉末充分混合均匀；4)冶炼温度在850℃～1050℃之间，保温4～5个小时。

实施例一：

20％铜(Cu)，7％钛(Ti)，0.05％镧(La)，其余为银(Ag)。上述成分配比得到的结合剂层材料的固相线温度、液相线温度、显微硬度、在高温钎焊工具常用钢基体上的铺展面积如表1所示。

实施例二：

22％铜(Cu)，5％钛(Ti)，0.05％镧(La)，其余为银(Ag)。上述成分配比得到的结合剂层材料的固相线温度、液相线温度、显微硬度、在高温钎焊工具常用钢基体上的铺展面积如表1所示。

实施例三：

25％铜(Cu)，4.5％钛(Ti)，0.1％镧(La)，其余为银(Ag)。上述成分配比得到的结合剂层材料的固相线温度、液相线温度、显微硬度、在高温钎焊工具常用钢基体上的铺展面积如表1所示。

实施例四：

24％铜(Cu)，4％钛(Ti)，0.15％镧(La)，其余为银(Ag)。上述成分配比得到的结合剂层材料的固相线温度、液相线温度、显微硬度、在高温钎焊工具常用钢基体上的铺展面积如表1所示。

实施例五：

26％铜(Cu)，4％钛(Ti)，0.25％镧(La)，其余为银(Ag)。上述成分配比得到的结合剂层材料的固相线温度、液相线温度、显微硬度、在高温钎焊工具常用钢基体上的铺展面积如表1所示。

实施例六：